Модели данных. Реляционная модель данных. Структура данных, операции, ограничения целостности реляционной модели данных

При разработке базы данных необходимо выбрать подходящую модель данных. Модель данных – это совокупность структур данных и операций по их обработке. С помощью модели данных можно наглядно представить структуру объектов и установленные между ними связи. В настоящее время используются следующие три модели данных:

1. иерархическая модель данных, в которой структура объектов представляется в виде дерева, например, дерево папок и файлов файловой системы MS-DOS, или дерево ключей и параметров операционной системы Windows. В этой модели каждый потомок может иметь только одного предка.

2. сетевая модель данных, в которой структура объектов представляется в виде сети, когда каждый объект – узел может быть связан с любым другим объектом, в том числе и с самим собой, например, сеть Word Wide Web (www) или гипертекстовые файлы. В этой модели каждый объект может иметь несколько входных связей с другими объектами.

3. реляционная модель данных, в которой данные представлены в виде прямоугольных таблиц (отношений) и вес операции над базой данных сводятся к манипуляциям с таблицами. Эта модель данных получила самое широкое распространение в современных базах данных. SQL Server 2000 также использует реляционную модель данных.

Итак, реляционная база данных – это совокупность таблиц (отношений), содержащих всю информацию, которая храниться в базе данных. Основные требования, которые надо соблюдать при проектировании реляционных баз данных, таковы:

1. каждая таблица должна иметь уникальное в базе данных имя и состоять из однотипных строк.

2. каждая таблица должна состоять из фиксированного числа столбцов и простых (не составных) значений в каждом столбце.

3. ни в какой момент времени в таблице не должно быть двух строк, дублирующих друг друга. Строки должны отличаться хотя бы одним значением, чтобы была возможность однозначно идентифицировать любую строку таблицы.

4. каждому столбцу должно быть присвоено уникальное в пределах таблицы уникальное имя и задан конкретный тип данных.

5. полное информационное содержание базы данных должно быть представлено в виде явных значений самих данных и только таким образом, а не с использованием, например, указателей или ссылок.

6. при обработке данных должно быть обеспечено свободное обращение к любой строке и к любому столбцу.

Структуры данных:

Единственной СД использующейся в реляционной модели является таблица, каждая строка которой соответствуют сущности реального мира.

Операции реляционной алгебры:

1. традиционные операции над множествами (объединение, пересечение, разность, декартово произведение)

2. специальные реляционные операции (селекция, проекция, частное, соединение)

Объединение двух отношений А и В – множество всех кортежей t, принадлежащих или А, или В, или обоим вместе.

Пересечение двух отношений А и В – множество всех кортежей t, принадлежащих как А, так В.

Разность отношений А и В – множество всех кортежей t, принадлежащих А, но не принадлежащих В.

Декартово произведение отношений А и В – множество всех кортежей t, таких, что t является конкатенацией кортежа аєА и bєВ.

Селекция – используется для построения «горизонтального» подмножества отношения, т.е. подмножество кортежей удовлетворяет некоторому предикату (логическое условие)

Проекция – используется для построения вертикального подмножества отношений, т.е. подмножества полученного путем выборки одних и исключения других элементов.

Ограничение целостности

Ограничения вводятся в модель в целях повышения ее семантичности и возможности поддержания целостности данных. Целостность данных – состояние данных, когда они сохраняют свое информационное содержание и однозначность интепритации в условиях случайного воздействия.

Ограничение целостности – набор определенных правил, которые устанавливают допустимость данных и связи между ними в любой момент времени.

Ограничение целостности обеспечивает непротиворечивость данных при переводе БД из одного состояния в другое и позволяет адекватно отображать предметную область данными, хранящимися в БД. Ограничения делятся на явные и неявные. Неявные определяются самой БД. Явные задаются в схеме БД с помощью средств языка описания данных. Ограничения целостности могут быть статическими и динамическими. Статические – присущи всем состояниям БД. Динамические определяют возможность перехода предметной области из одного состояния в другое.

В реляционной модели:

• целостность сущностей (любая строка, отличима от любой другой строки этой таблицы)
• ссылочная целостность (значение внешнего ключа должно быть неопределенным и для каждого значения внешнего ключа в соответствующей таблице должна найтись строка с таким же значением ключа)

Дата добавления: 2015-05-09